2017 Fiscal Year Research-status Report
アルミニウム合金と炭素繊維強化熱可塑性樹脂の摩擦点接合における接合条件の検討
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17K06872
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyota College |
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Principal Investigator |
清水 利弘 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70196525)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 裕紀 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (10612939)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 摩擦攪拌公転結合 / ABS樹脂アルミニウム摩擦攪拌接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
〇樹脂と金属（A1000アルミニウムおよび2000番台アルミニウム合金）の摩擦攪拌接合について，ABS樹脂，ポリカーボネート，ポリプロピレン，ナイロン樹脂など，複数の樹脂についてその可能性を確認した．その結果，ポリプロピレンは接合に際して，表面処理が必要であること，また，アルミニウム合金は硬さ（脆さ）のため，接合が難しいこと．ABS樹脂とアルミニウムについて比較的よく接合することを確認できた．
〇すべて接合は，ラップジョイント形式で，樹脂の上に金属板を重ね，フライス盤を用いて工具を上から差し入れる形式で行っている．摩擦点接合においては，工具を差し入れる深さについて，複数の深さについて実験を行い，これが浅いと，樹脂と金属がよく混合しないこと，また，深すぎると，金属板を貫通切断してしまい，ちょうどいい深さが存在することを確かめた．接合の際に，最後に工具を回転させたまま，停止させることを試みているが，このことについて大きな効果は認められなかった．
〇摩擦攪拌点接合（friction stir spot welding）で接合の可能性を確認した後，接合の際に工具を回転させながら公転させる摩擦攪拌公転接合（friction stir revolutional welding）を試みて，良く接合することを見出した．また，点接合より成功率が高いことを確認した．しかしながら，アルミニウム表面より多くのバリを生じる欠点も見出された．
〇摩擦各班点接合，および摩擦攪拌公転接合の両方の手段で作成した接合継手の強度を測定したところ，単位面積当たりの強度としては，代替として考えられる接着による継手の強度に近いものが出ていることがわかった．また断面の観察をした結果，接合の主要メカニズムはアンカー効果であることが予想される．現在のところ，ミクロスケールで樹脂と金属の混合は観察できていない．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
〇現在のところ基本的な実験は成功しており，データは得られてきている．しかしながら，接合のための条件の洗い出し，最適なパラメタの設定，および，より構造材料として用いられているアルミニウム合金に関して接合が成功していない．また，断面を詳細に観察して，樹脂と金属の流動について明らかな知見が得られていないため，このような評価とした．
〇原因としては，当初予定していた顕微鏡システムの不調があげられる．これは，次年度の最初に修理を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
〇摩擦攪拌点接合ではなく，送りを入れた接合を行い，より広い範囲で接合が出来ることを確認する．また，その場合の最適条件（沈み量，回転速度，送り速度）の最適設定を行う．
〇接合断面を詳細に観察して，樹脂と金属の工合に最適な条件を探る．
〇アルミニウム合金の接合についてその可能性を実現させる．
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| Causes of Carryover |
本年度に成果発表をもっと行う予定であったことと，設備の購入が初年度は少なく手済んだため．次年度に，ハイスピードカメラ等の接合場面を観察する手段の購入を考えているため資金を残している．
また，断面の観察にクロスセクションポリッシャ―の導入を考えており，その消耗品の購入も予定している．
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